Forscher senken Kosten für PERC-Solarzellen durch Plasma-Prozesskontrolle

Produktion von Solarmodulen und Solarzellen

Dienstag, 15. August 2017 15:03
BSW-Solar

Im Forschungsprojekt SIMPLEX ist es gelungen, den Produktionsprozess von hocheffizienten PERC-Solarzellen zu verbessern.

Materialeinsatz für passivierende Schicht minimiert

Solarzelleneffizienz von 21,0 Prozent erreicht

Kombinationsmesstechnik für die Plasmaprozesskontrolle etabliert

„Für den industriellen Plasmabeschichtungsprozess konnte die Dicke der für die PERC-Zelle wesentlichsten Schicht erfolgreich auf ein Viertel verringert werden, ohne die Zelleffizienz zu senken“, sagt Projektkoordinator Dr. Bernhard Cord von der Firma Singulus Technologies AG.

So konnten PERC-Solarzellen mit 4 nm dicken Aluminiumoxid-Schichten, statt der heute üblichen 20 bis 30 nm, und einem Wirkungsgrad von 21,0 Prozent hergestellt werden. Die drastische Reduktion der Schichtdicke der Passivierung unter Anwendung eines industrieüblichen Plasmabeschichtungsverfahrens ist möglich geworden, weil im Forschungsverbund Plasmatechnik und Solarzelltechnologie in Kombination weiterentwickelt wurden.

Derartige Schichtqualitäten konnten bisher nur per Atomic Layer Deposition (ALD) – einem verglichen mit der PECVD wesentlich aufwändigerem Verfahren – erreicht werden. Die Forschungsergebnisse eröffnen große Potenziale für Material-, Energie- und Zeitersparnis.

Das Aufbringen geeigneter Passivierungsschichten ist ein essenzieller Fertigungsschritt bei der Produktion von Solarzellen auf der Basis von kristallinem Silicium (c-Si). Im Gegensatz zu herkömmlichen c-Si-Siebdruckzellen mit vollflächigem Al-Rückseitenfeld, zeichnet sich die PERC-Technologie durch eine beidseitige Oberflächenpassivierung mittels dünner Schichten aus. Immer mehr Zellhersteller setzen auf die hocheffiziente PERC-Technologie – PERC steht für „Passivated Emitter and Rear Cell“. Der Marktanteil beträgt derzeit bereits rund 22 Prozent bei steigender Tendenz.

Üblicherweise kommen in der PERC-Technologie bei der Beschichtung Siliciumnitrid (SiNy) und Aluminiumoxid (AlOx) zum Einsatz, wobei in der industriellen Zellfertigung die Schichten großflächig homogen sein müssen, zum Beispiel bei der Dicke und der optische Dichte der Schichten. Gleichzeitig gefordert werden hohe Abscheideraten bei geringem Einsatz von Material und Energie. Im Projekt SIMPLEX setzen die Forscher auf PECVD-Prozesse auf Basis induktiv gekoppelter Plasmen (ICP), weil sie damit die hohen Anforderungen erfüllen können – sofern eine präzise Prozesskontrolle, basierend auf in-situ-Diagnostiken, vorhanden ist.

Meldung gespeichert unter: Passivated Emitter Rear Cell (PERC), BSW-Solar, Marktdaten und Prognosen, Solartechnik, Verbände

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